[实用新型]层状结构电加热器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种层状结构电加热器。

背景技术

现有的电热元件采用的电发热材料主要有电热管的电热合金丝、厚膜电热元件的厚膜电阻、MCH电热元件采用的钨钼高温发热材料及PTC发热元件等；采用的绝缘材料主要有电热管的氧化镁粉、电发热片的云母片、厚膜电热元件的微晶玻璃或玻璃釉、MCH电热元件采用的氧化铝陶瓷板等。

现有中低温电热领域的电发热片存在以下缺点，采用电热合金丝的电热管或电发热片散热面积较小，绝缘层较厚，电阻丝温度很高，不均匀，局部易过热，液体换热极易结水垢，且体积大，热惯性大，温度感应元件反应速度相对较慢，效率相对较低，由于热量过于集中寿命短；采用厚膜工艺制造的大功率厚膜电热元件存在因热膨胀因素抗热冲击性能不足、可靠性差、成本高的问题，无法提供与奥氏体不锈钢有效结合的实用产品；PTC发热元件存在功率衰减的困扰。

发明内容

本实用新型首先所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种层状结构电加热器，具有抗热冲击能力强、安全、卫生、均匀、热惯性小，温度感应元件反应迅速，效率高，具有轻、薄、快的特点。为此，本发明采用以下技术方案：

层状结构电加热器，其特征在于所述层状结构包括金属面板、柔性导热结构和层状陶瓷绝缘层，所述柔性导热结构处于所述金属面板和所述层状陶瓷绝缘层之间，所述层状陶瓷绝缘层经烧结结合有电热元件，所述层状陶瓷绝缘层为在压力状态下经多层共烧结结合的陶瓷绝缘层。

在采用了上述技术方案的基础上，本实用新型还可采用以下进一步的技术方案：

所述层状陶瓷绝缘层经烧结结合有金属基板，所述金属基板处于所述柔性导热结构和所述层状陶瓷绝缘层之间。

所述层状陶瓷绝缘层经烧结结合有金属基板，所述金属基板处于所述柔性导热结构和所述层状陶瓷绝缘层之间，所述金属基板和所述柔性导热结构及所述层状陶瓷绝缘层连接。

所述柔性导热结构为柔性石墨块、柔性石墨板或柔性石墨层。

所述柔性导热结构为柔性石墨与金属纤维组成的复合柔性导热块、复合柔性导热板或复合柔性导热层。

柔性石墨又称膨胀石墨，遇高温可瞬间体积膨胀150～300倍，由片状变为蠕虫状，从而结构松散，多孔而弯曲，表面积扩大、表面能提高、吸附鳞片石墨力增强，蠕虫状石墨之间可自行嵌合，这样增加了它的柔软性、回弹性和可塑性。

所述金属面板一般采用在高温状态下耐腐蚀性能强的奥氏体不锈钢，与陶瓷绝缘层之间热膨胀特性差异较大，金属面板与陶瓷绝缘层两种刚性材料之间有柔性导热结构过渡，而与陶瓷绝缘层直接烧结结合的金属基板可采用热膨胀特性匹配的材料，提高抗热震性能，同时，也提高了金属面板温度均匀性。

所述电热元件以电路图案的形式经烧结与绝缘层结合在一起，形成由电热元件与绝缘层组成的局部叠层结构。

所述电热元件可为电热合金箔片，也可为合金/玻璃陶瓷复合材料电热元件。合金/玻璃陶瓷复合材料电热元件所述的合金为合金颗粒和/或合金纤维。

层状结构电加热器可既含有起到传递热量作用的金属构件，也含有起到结构加强作用的金属构件，如所述金属基板。金属构件可以是板、薄片、圈、管、冲压件等金属零件，也可以是它们的组合件。所述组合件可含有多种不同热膨胀系数的金属零件。

所述陶瓷绝缘层多层共烧的层数一般为2--15层，过少层数性能效果不佳，过多层数增加制造难度和成本。

所述陶瓷绝缘层多层共烧的烧结温度一般为800—1150℃。

陶瓷绝缘层烧结的压力一般为0.5—20.0Mpa。

所述的陶瓷绝缘层可以含有玻璃陶瓷，为颗粒弥散多相复合陶瓷。玻璃陶瓷按体积百分比计为20％--95％，

本实用新型所述的玻璃陶瓷可以是LAS系玻璃陶瓷，也可以是BAS系玻璃陶瓷、CAS系玻璃陶瓷或其它系列玻璃陶瓷。

本实用新型所述绝缘层可以采用层状玻璃陶瓷基多相复合陶瓷，它是以玻璃陶瓷为基体相，以氧化物陶瓷(如二氧化硅、氧化铝、氧化镁)、非氧化物陶瓷(如氮化硅、氮化铝)为增强体(所谓增强体可以是强度的增强，也可以是其它性能如导热性能等的增强)，采用层状结构，经压力状态下的多层共烧结而制成。

本实用新型所述陶瓷绝缘层具有金属边框，其为一种金属构件，它的高度或厚度一般大于等于所述层状陶瓷的叠层厚度。